Hippocampus

Hippokampus (z jiného řeckého ἱππόκαμπος  - mořský koník ) - oddělení limbického systému mozku ( čichový mozek ) člověka a formace hipokampu . Zodpovědný za rozvoj intuice a rozvoj mechanismu předvídání. Podílí se na mechanismech utváření emocí , upevňování paměti (tj. přechodu krátkodobé paměti na dlouhodobou), prostorové paměti , nezbytné pro navigaci. Generuje theta rytmus při udržení pozornosti [1] .

Hipokampus se vyskytuje u všech obratlovců. U lidí obsahuje dvě propojené části, pravý hipokampus a gyrus dentatus .

U Alzheimerovy choroby (a jiných forem demence ) je hipokampus jednou z prvních mozkových struktur, které trpí. Mezi první příznaky patří ztráta krátkodobé paměti a dezorientace. Při rozsáhlém poškození v obou hemisférách mozku dochází k anterográdní amnézii  – neschopnosti vytvářet si nové dlouhodobé vzpomínky. Pozoruhodný je případ Henryho Molisona , který přišel o hipokampus v důsledku chirurgické operace.

Hipokampus se často používá jako model pro studium neurofyziologie . Například při studiu neuronální aktivity králičího hippocampu byl objeven fenomén neuronální plasticity jako dlouhodobá potenciace .

Anatomie

Hipokampus je párová struktura umístěná ve středních temporálních oblastech hemisfér. Pravý a levý hippocampi jsou spojeny komisurálními nervovými vlákny probíhajícími v komisure fornixu ( latinsky  commissura fornicis ) mozku.

Hipokampy tvoří mediální stěny dolních rohů postranních komor ( lat.  ventriculus lateralis ), umístěné v tloušťce mozkových hemisfér , zasahují do nejpřednějších úseků dolních rohů postranní komory a končí ztluštěním, rozděleným malými rýhami do samostatných tuberkul - prstů mořského koníka ( lat.  digitationes hippocampi ). Na mediální straně s hipokampem je srostlá fimbrie hippocampu ( lat.  fimbria hippocampi ), která je pokračováním nohy fornixu telencephalon . Choroidní plexy postranních komor sousedí s fimbriemi hippocampu.

Správný hippocampus se skládá ze čtyř částí, které tvoří trisynaptickou síť – CA1, CA2, CA3 a CA4. Místa jsou propojena spojovacími cestami - perforační cestou a mechovými vlákny . Perforační trakt spojuje entoriální část se všemi oblastmi hipokampu, včetně gyrus dentatus, oblastí CA a základny hippocampu . CA3 přijímá signál z granulárních buněk gyrus dentatus prostřednictvím mechových vláken az entorhinálního kortexu prostřednictvím perforátorové dráhy. CA2 je malá oblast mezi CA1 a CA3.

Funkce

Hipokampus patří k jednomu z nejstarších mozkových systémů – limbickému , což určuje jeho výraznou multifunkčnost. Předpokládá se, že hipokampus alokuje a uchovává důležité informace v proudu vnějších podnětů, plní funkci krátkodobé paměti a funkci jejího následného překladu do dlouhodobé paměti. Většina badatelů souhlasí s tím, že hipokampus je spojen s pamětí, ale jeho mechanismus zatím není jasný. Existuje teorie „paměti dvou stavů“, že hipokampus uchovává informace v bdělém stavu a během spánku je převádí do mozkové kůry. Další funkcí hipokampu je zapamatování a kódování okolního prostoru ( prostorové schopnosti ), v souvislosti s tím se aktivuje vždy, když je potřeba udržet v centru pozornosti vnější orientační body určující vektor chování.

Při poškození hipokampu vzniká Korsakoffův syndrom  – onemocnění, při kterém pacient při komparativním zachování stop dlouhodobé paměti ztrácí paměť na aktuální události.

Snížení objemu hippocampu je jedním z časných diagnostických příznaků Alzheimerovy choroby .

Jednou z funkcí hipokampu je zapomínat na informace. Hipokampus totiž filtruje informace a vybírá si, co si ponechá a na co zapomene.

Podle výsledků studií Kirsty Spalden, Jonase Friesena a dalších se ukázalo, že rychlost tvorby nových neuronů v hipokampu u dospělého člověka se odhaduje na 1400 neuronů denně, což odpovídá obnově podílu 1,75 %. celého hipokampu během 1 roku [2] (na základě jeho průměrného objemu 30 milionů neuronů).

Přitom podle posledních studií neurogeneze lidského hipokampu s věkem prudce klesá, v dospělosti není tvorba nových neuronů téměř detekována [3] . A na druhou stranu, podle nejnovějších výzkumů o neurogenezi lidského hipokampu Sandrine Thuret říká, že můžeme pěstovat nové mozkové buňky. A může nám říct jak. [čtyři]

Role v topografické paměti a orientace (navigace)

Provedené studie, včetně nedávných, ukazují, že hipokampus se jako součást hipokampální formace podílí na ukládání a zpracování prostorových topografických informací. Studie na potkanech ukázaly, že v hippocampu jsou neurony ( místní neurony ), které plní funkci paměti míst ve vesmíru. Na tyto neurony se promítají neurony ve směru hlavy , mřížkové neurony , hraniční neurony a rychlostní neurony umístěné v entorhinálním kortexu . Společně tyto neurony poskytují orientaci v prostoru. Neurony místa a neurony mřížky vystřelí, když se zvíře ocitne na určitém místě, bez ohledu na směr pohybu, neurony rychlosti a neurony ve směru hlavy jsou citlivé na rychlost pohybu a polohu hlavy.

U krys mohou určité neurony, nazývané kontextově závislé, vystřelit v závislosti na minulosti zvířete (retrospektiva) nebo očekávané budoucnosti (perspektiva). Různé neurony vystřelují z různých míst zvířete, takže pozorováním potenciálu jednotlivých neuronů lze říci, kde si zvíře myslí. Jak se ukázalo, stejné prostorové neurony u lidí se podílejí na hledání cesty při procházení virtuálními městy. Takové výsledky byly získány studiem lidí s elektrodami implantovanými do mozku, používanými pro diagnostické účely pro chirurgickou léčbu těžkých epileptických záchvatů.

Objev prostorových neuronů vedl k myšlence, že by hipokampus mohl hrát roli mapy – neurální reprezentace prostředí a umístění zvířete v něm. Studie ukázaly, že hipokampus je nezbytný pro řešení i těch nejjednodušších úkolů, které vyžadují topografickou paměť (jako je hledání cesty ke skrytému cíli). Bez plně funkčního hipokampu si lidé nemusí pamatovat, kde byli nebo jak se dostat do cíle; dezorientace je jedním z nejčastějších příznaků amnézie. Zobrazování mozku ukazuje, že hipokampus je nejaktivnější u lidí během úspěšného pohybu vesmírem, jako v příkladu virtuální reality.

Existují také důkazy, že hipokampus hraje roli při hledání zkratek mezi již známými místy. Například taxikáři potřebují znát velké množství míst a nejkratší cesty mezi nimi. Studie z roku 2003 z londýnské univerzity zjistila, že zadní část hippocampu londýnských taxikářů je větší než u většiny lidí. Zda původně velká zadní část hipokampu pomáhá stát se taxikářem, nebo k jeho růstu vede neustálé hledání nejkratší cesty, se zatím nepodařilo objasnit. Ať je to jak chce, při studiu korelace mezi velikostí hipokampu a dobou strávenou jako taxikář se zjistilo, že čím více člověk pracuje jako taxikář, tím větší objem má zadní část hipokampu. Bylo však zjištěno, že celkový objem hipokampu zůstává nezměněn jak u kontrolní skupiny, tak u taxikářů: to znamená, že zadní část hipokampu taxikářů se skutečně zvětšila, ale na úkor přední.

Umělý hippocampus

Od roku 2003 na Kalifornské univerzitě v Los Angeles (USA) skupina vědců vedená Theodorem Bergerem vyvíjí umělý krysí hippocampus [5] [6] . Simulace předpokládá, že hlavní funkcí hipokampu je kódování informací pro uložení v jiných částech mozku, které hrají roli dlouhodobé paměti . Předpokládá se také, že díky velmi velké podobnosti této části mozku u savců bude adaptace na funkci lidského hipokampu provedena poměrně rychle. Protože vědci nevěděli, jak kódovat , byl hipokampus modelován jako soubor paralelně fungujících neuronových sítí . Byla vyslovena hypotéza, že taková domnělá struktura skutečného hipokampu umožňuje v případě poranění obejít celou poškozenou oblast. Strukturálně je analog hipokampu vyroben ve formě počítačového čipu se dvěma svazky elektrod : vstupní pro záznam elektrické aktivity jiných částí mozku a výstupní pro vysílání elektrických signálů do mozku.

V srpnu 2006 začala tvorba matematického modelu krysího hipokampu . Do prosince 2010 výzkumníci z Institute of Southern California spolu s kolegy z Wake Forest University vyvinuli a otestovali obvod [7] [8] , který nahrazuje krysí hipokampus. Vědcům se podařilo přimět krysu, aby si zapamatovala určité akce. A co víc, protéza hipokampu dokázala zlepšit mozkové schopnosti potkana při práci s přirozeným hipokampem. Profesor Theodor Berger se těší na vytvoření umělého lidského hippocampu do roku 2025 . Nejprve však musí být vytvořena a otestována vhodná protéza na opičím mozku .

Poznámky

1. ↑

   Když je pozornost zachycena jediným cílem, když je držena v paměti, ve vnitřním ohnisku, pak se v kůře objeví theta rytmus, který na ni uvalil hipokampus.

   - Journal "Science and Life", č. 5, 2013, článek "Odkud se berou chytré děti" ( Taťána Stroganová , doktorka biologických věd)
2. ↑ Dynamika hipokampální neurogeneze u dospělých lidí Archivováno 11. června 2013 na Wayback Machine 6. června 2013.
3. ↑ Shawn F. Sorrells, Mercedes F. Paredes, Arantxa Cebrian-Silla, Kadellyn Sandoval, Dashi Qi. Lidská hipokampální neurogeneze u dětí prudce klesá na nedetekovatelnou úroveň u dospělých   // Nature . — 2018/03. - T. 555 , č.p. 7696 . — S. 377–381 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/příroda25975 .
4. ↑ Olga Teselko. Sandrine Thuret: Můžete si vypěstovat nové mozkové buňky. A já vám řeknu jak . Ideonomika - Chytře o tom hlavním (20. července 2018). Staženo: 3. srpna 2022. (neurčitý)
5. ↑ Duncan Graham-Rowe. První mozková protéza na světě Archivováno 4. října 2010 na Wayback Machine , 15. března 2003, vydání časopisu 2386
6. ↑ Byla vytvořena první mozková protéza na světě , cnews.ru, 03/14/2003. Archivováno 18. května 2015 na Wayback Machine
7. ↑ Kortikální neurální protéza pro obnovu a posílení paměti Archivováno 27. září 2013 na Wayback Machine , 8. listopadu 2010 (publikováno 15. června 2011).
8. ↑ Vědci zasadili elektronickou paměť do mozku krysy Archivováno 26. června 2011 na Wayback Machine , 23. června 2011.

Literatura

• Hippocampus Archived 18. února 2009 na Wayback Machine // Human Physiology / ed. V. M. Pokrovskij, G. F. Korotko.

Odkazy

• Wikimedia Commons má média související s Hippocampus